Химические реакции органических соединений: Типы химических реакций в органической химии » HimEge.ru – Органическая химия — Википедия

Строение органических соединений, химические реакции в органической химии

Оборудование и дидактический материал:

  • компьютеры;
  • мультимедиа – проектор;
  • экран;
  • зачетные презентации учащихся, буклет;
  • презентация учителя;

Цели урока

Образовательные:

  • вспомнить первое положение теории А.М. Бутлерова и на его основе отработать знания учащихся по написанию структурных формул веществ;
  • отработать понятие изомерии, её видов, вспомнив второе положение теории;
  • закрепить знания принципов классификации органических соединений по строению углеродной цепи, по функциональным группам и на этой основе вспомнить первоначальный обзор основных классов органических соединений;
  • закрепить и систематизировать основы формирования названий органических соединений по международной номенклатуре;
  • закрепить знание основных типов реакций в органической химии и на их основе научить осуществлять генетические превращения.

Развивающие:

  • развивать ЗУН учащихся по написанию структурных формул изомеров, гомологов;
  • развивать умения называть вещества и писать формулы по названию вещества;
  • развивать умения учащихся писать химические реакции и объяснять их механизм;
  • развивать умения учащихся осуществлять генетические превращения.

Воспитательные:

  • воспитывать максимальную самостоятельность в формулировании цели и задач, в поиске необходимой информации;
  • учить анализу, синтезу, структурированию знаний;
  • прививать навыки совместной учебно-познавательной, исследовательской, творческой деятельности;
  • учить работать согласованно на достижение общего результата.

Тип урока: урок – зачет.

План урока

  1. Организационный момент и актуализация знаний.
  2. Зачет в виде презентаций учащихся “Язык органической химии”, “Почему разные вещества имеют одинаковые формулы?”, буклета “Номенклатура органических соединений”.
  3. Самостоятельная работа учащихся с обучающей программой по презентации учителя “Давайте учиться говорить языком природы”.
  4. Выполнение самостоятельной работы – осуществление генетической цепочки, содержащейся в презентации учителя.
  5. Домашнее задание.
  6. Итоги урока.

Планируемые результаты

Учащиеся должны знать / понимать:

  • теорию А.М. Бутлерова;
  • понятие изомерии, её виды;
  • классификацию органических соединений;
  • международную номенклатуру ИЮПАК;
  • основные типы реакций в органической химии.

Уметь:

  • писать структурные формулы изомеров, гомологов;
  • называть вещества и писать формулы по названию вещества;
  • писать химические реакции и объяснять их механизм;
  • осуществлять генетические превращения.

Ход урока

Этап 1. Организационный момент

Этап 2. Ориентировочно-мотивационный

Учитель называет основные вопросы урока-зачета:

1) структурные формулы, основное и возбужденное состояние атома углерода, вид гибридизации атома углерода в алканах, гомологи, гомологическая разность;

2) понятие “изомерия”, её виды, правило написания изомеров;

3)

номенклатура ИЮПАК;

4) генетические превращения веществ.

Этап 3. Операционно-исполнительский

По первому вопросу группа учащихся защищает презентацию “Язык органической химии”.

Главным элементом органических соединений является углерод, который может соединяться друг с другом с образованием прямых, разветвленных цепей, замкнутых циклов. Этим объясняется многообразие органических соединений, которых насчитывается около 18млн., а неорганических немногим более 100тыс. Атом углерода, получив квант энергии, перейдя в возбужденное состояние, может образовать четыре ковалентные малополярные связи, т.к. на последнем энергетическом уровне он имеет четыре непарных электрона в результате распаривания 2s – электронов и переходе одного из них на 2р – орбиталь. Рисунок 1> Такой атом углерода находится в sp
3
– гибридном состоянии, т.к. подверглись гибридизации и образовали связи валентные электроны последнего уровня: один s – электрон и три р – электрона, отсюда и название “sp3 – гибридизация”.

Языком органической химии являются структурные формулы, в которых указан порядок соединения атомов друг с другом. <Рисунок 2>

Черточка обозначает общую электронную пару, которую образовал углерод с непарным электроном атома водорода, и единицу валентности. Таким образом, атом углерода в органических соединениях четырехвалентен, а водород одновалентен.

Каждый последующий углеводород отличается от предыдущего на группу атомов СН2, которая называется гомологической разностью. Углеводороды образуют гомологический ряд, в котором гомологи имеют одинаковое строение, но отличаются друг от друга длиной цепи на одну или несколько групп СН

2.

Общая формула таких углеводородов Сn Н 2n+2, где n – число атомов углерода.

Принята сокращенная форма записи структурных формул, в которых недостающее число черточек, т.е. валентностей атома углерода обозначается числом атомов водорода, присоединяющихся к нему по валентности.

Вывод: Структурные формулы веществ являются языком органической химии.

1 положение теории: атомы в молекулах соединяются согласно валентности.

Второй вопрос раскрывают учащиеся презентацией “Почему разные вещества имеют одинаковые формулы?”

Почему разные вещества имеют одинаковую формулу?

Диметиловый эфир и этиловый спирт имеют формулу С2Н6О.

2 положение теории А.М. Бутлерова гласит: свойства веществ зависят не только от того, какие атомы и сколько входят в состав молекулы, но и от порядка их соединения друг с другом.

<Рисунок 3>

Вывод: диметиловый эфир и этиловый спирт имеют одинаковый качественный и количественный состав, но порядок соединения атомов в их молекулах разный. Поэтому они имеют разные свойства и являются разными веществами.

Изомерия и её виды.

Второе положение теории А.М. Бутлерова объяснило явление изомерии – существование веществ с одинаковыми формулами, но разными свойствами.

Изомеры вещества с одинаковым качественным и количественным составом, но разным строением, а, значит, и разными свойствами.

<Рисунок 4>

Алгоритм написания изомеров.

  • Написание изомеров начинают писать с углеводорода с неразветвленной цепью атомов углерода, т.е. с углеводорода нормального строения.

СН3 – СН2 – СН2 – СН2 – СН3

н — пентан

  • Все изомеры имеют одну и ту же формулу, значит число атомов углерода в них одинаково.
  • Основную углеродную цепь сокращают на один атом углерода и сокращенный атом присоединяют к одному из внутренних атомов углеродной цепи.

Изопентан

  • Исчерпывают все варианты написания изомеров с данной длиной цепи, затем снова сокращают основную углеродную цепь на один атом углерода и присоединяют его к одному из внутренних атомов цепи.
  • Так, углеводород формулы С5Н12 имеет три изомера.

<Рисунок 5>

Виды изомерии

Структурная изомерия:

1) изомерия углеродного скелета — изомеры отличаются строением углеродного скелета;

2) изомерия положения кратной связи – изомеры отличаются местом положения кратной связи;

3) изомерия положения функциональной группы;

4) межклассовая изомерия. Соединения разных классов веществ с одинаковыми формулами, но разным строением. Пропен и циклопропан имеют формулу С3Н6.

Геометрическая изомерия – изомеры отличаются тем, что одинаковые атомы или группы атомов располагаются по одну сторону от двойной связи (цис-изомеры) или по разные (транс-изомеры). Характерна для веществ с двойными связями и циклических соединений.

Оптическая изомерия. Характерна для веществ, содержащих асимметрический атом С, имеющий четыре различных заместителя. Такие молекулы несовместимы со своим зеркальным отражением. Примером такой молекулы является альфа – аланин.

По третьему вопросу выступает группа учащихся с буклетом “Номенклатура алканов”, учащиеся класса под руководством составителей буклета выполняют тренировочные упражнения по названию органических соединений. Учащиеся консультируют друг друга по непонятным вопросам.

Затем учащиеся изучают тему “Генетическая взаимосвязь органических соединений”, осуществление цепочки превращений по презентации учителя.

Взаимосвязь между классами веществ выражается генетическими цепочками.

  • Генетический ряд – это осуществление химических превращений, в результате которых из веществ одного класса можно получить вещества другого класса.
  • Чтобы осуществить генетические превращения, необходимо знать:
  • классы веществ;
  • номенклатуру веществ;
  • свойства веществ;
  • типы реакций;
  • именные реакции, например синтез Вюрца.

Учимся осуществлять превращения.

  1. Прежде всего назовем вещества, и определим, к какому классу веществ они относятся.

а) С2Н6 – формула данного вещества подходит под общую формулу Сn Н 2n+2, значит это алкан, а т.к. состоит из двух атомов С, то это этан.

б) С2Н4 СnH2n алкен этен.

в) C2Н5Br – в первоначальном веществе – этане С2Н6 заместили один атом водорода на атом брома, значит – это галогенпроизводный алкан, т.е. бромэтан.

г) С4Н10 алкан бутан.

д) СО2 – неорганическое вещество, всем известный углекислый газ.

2. Нам необходимо осуществить четыре превращения, т.е. написать 4 уравнения реакций. Для этого необходимо вспомнить свойства веществ, указанных в цепочке.

а) по первому превращению из этана надо получить этен, т.е. из алкана – алкен, которые отличаются друг от друга насыщенностью – числом атомов водорода. Вспоминаем свойства алканов (или ищем в книге) подвергаться реакциям дегидрирования в присутствии катализаторов Al2O3, Cr2O3 при нагревании от 400 — 600 градусов.

Al2O3,450

С2Н6     С2Н4 + Н2

б) по второму превращению из алкена получить галогенпроизводный алкан; С2Н4 и С2Н5Br отличаются друг от друга на группу атомов НВr, значит к этену необходимо прибавить галогеноводород НBr. И, действительно, для алкенов характерны реакции присоединения, в данном случае, гидрогалогенирование.

  • Гидрогалогенирование, т.е. присоединение галогеноводорода происходит по правилу Марковникова: водород присоединяется к наиболее гидрированному, а галоген к наименее гидрированному атому С при двойной связи. Но в этане возле каждого атома С при двойной связи одинаковое число атомов Н, поэтому данное правило здесь не прослеживается. Присоединение происходит за счет разрыва пи – связи, в результате которого появляются свободные валентности возле каждого атома С , к которым и присоединяются другие атомы.

CH2 = CH2 + HBr CH3 – CH2Br

в) чтобы из галогеналкана получить алкан, надо вспомнить синтез Вюрца, в результате которого из бромэтана при взаимодействии его с щелочным металлом мы получим бутан

С2Н5Br + Na; 2NaBr + C4H10

C2H5Br + Na

г) последнее превращение – это горение алканов с образованием углекислого газа и воды.

4Н10 + 13О2 8СО2 + 10Н2О

  • Осуществи превращения:

С3Н8 С3Н6 С3Н7Br C3H6 C3H6Br2

Тебе необходимо назвать каждое вещество, определить его класс, вспомнить свойства данного вещества по его классу.

Чтобы проверить себя, правильно ли ты осуществил превращения, тебе надо написать пароль, состоящий из правильного названия веществ в схеме превращений и типов реакций. Только после этого ты получишь доступ к уравнениям реакций.

Этап 4. Рефлексивно-оценочный

Учащиеся выполняют самостоятельную работу, содержащуюся в презентации учителя, оцениваются по электронному журналу.

Зачет. Осуществите превращения.

1вариант:

бутан бутен-1 1,2-дибромбутан бутен-1 СО2

2 вариант:

пентен-1 пентан 2-хлорпентан пентен-2 СО2

Этап 5. Домашнее задание

§ 8, составить самостоятельно цепочку превращений, написать уравнения реакций для её осуществления.

Этап 6. Подведение итогов, рефлексия.

См. приложение 1.

См. приложение 2.

См. приложение 3.

См. приложение 4.

Именные реакции в органической химии — Википедия

В органической химии существует огромное число реакций, носящих имя исследователя, открывшего или исследовавшего данную реакцию. Часто в названии реакции фигурируют имена нескольких учёных: это могут быть авторы первой публикации (например, процесс Фишера — Тропша), первооткрыватель и исследователь реакции (реакция Бородина — Хунсдикера), учёные, одновременно опубликовавшие результаты о новой реакции.

В зависимости от традиции, название на разных языках может сильно отличаться. Например, одна и та же реакция известна как «реакция Бородина — Хунсдикера» в русскоязычной литературе, как «реакция Хунсдикера» (нем. Hunsdiecker-Reaktion) или «реакция Хунсдикера — Бородина» (Hunsdiecker-Borodin-Reaktion) в немецкоязычной литературе, и как «реакция Хунсдикера» (англ. Hunsdiecker reaction) — в англоязычной. Реакция превращения спиртов в алкилгалогениды с помощью трифенилфосфина и тетрагалогенида углерода, известная в немецкой литературе как «реакция Аппеля» (Appel-Reaktion), остаётся, как правило, безымянной в русскоязычной[источник не указан 1261 день]. Часто в названиях реакций предпочтение отдается учёным своей школы.

Ориентироваться среди таких названий сложно. Данная статья создана с целью облегчить поиск информации об основных именных реакциях в органической химии.

англ. Allan–Robinson reaction

Синтез флавонов и изофлавонов из гидроксиарилкетонов и ангидридов карбоновых кислот:

Реакция Аллана — Робинсона

англ. Amadori rearrangement

Обратимое превращение N-арилгликозиламинов в аминокетозы под действием кислот.

Перегруппировка Амадори

англ. Angeli–Rimini reaction

Синтез гидроксамовых кислот из альдегидов:

Реакция Анджели — Римини

англ. Henry reaction или Nitroaldol reaction

Конденсация альдегидов с нитросоединениями с образованием нитроспиртов под действием оснований:

Реакция Анри

англ. Arndt–Eistert synthesis или Arndt–Eistert reaction

Превращение карбоновой кислоты в ближайший гомолог с использованием диазометана:

Реакция Арндта — Айстерта

Открыта в 1935 году.

Синтез алкилхлоридов и алкилбромидов из спиртов при их взаимодействии с четырёххлористым либо четырёхбромистым углеродом и трифенилфосфином.

англ. Auwers synthesis или Auwers reaction

Превращение кумаранонов во флавонолы под действием спиртового раствора щелочи:

Реакция Ауверса

Открыта немецким химиком Ауверсом в 1908 году.

англ. Baeyer–Villiger oxidation

Окисление альдегидов или кетонов пероксокислотами в карбоновые кислоты или сложные эфиры:

Окисление по Байеру — Виллигеру

Открыта в 1899 году немецкими химиками Адольфом фон Байером и Виктором Виллигером.

англ. Baeyer–Drewson indigo synthesis

Синтез индиго посредством конденсации нитробензальдегида с ацетоном:

Синтез индиго

англ. Bamberger rearrangement

Превращение N-фенилгидроксиламина в 4-аминофенол под действием кислоты:

Перегруппировка Бамбергера

Открыта в 1894 году немецким химиком Бамбергером.

англ. Bargellini reaction

Синтез морфолинонов и пиперазинонов из ацетона и аминопропанола или диаминопропана:

Реакция Барджеллини

англ. Barton decarboxylation

Радикальное декарбоксилирование карбоновых кислот через соответствующие тиокарбонильные производные:

Декарбоксилирование Бартона

англ. Barton reaction

Фотолиз нитритов — перегруппировка эфира спирта и азотистой кислоты в нитрозоспирт:

Реакция Бартона

англ. Belousov–Zhabotinsky reaction

Класс химических реакций, протекающих в колебательном режиме. Примером такого типа реакций служит реакция Реакция Бриггса — Раушера.

англ. Bernthsen acridine synthesis

Метод синтеза 5-замещенных акридинов конденсацией диариламинов с карбоновыми кислотами или их производными в условиях кислотного катализа:

англ. Birch reduction

В 1944 году А. Бёрч открыл реакцию восстановления ароматического кольца раствором щелочного металла в жидком аммиаке в присутствии спирта в качестве протонирующего агента. Открытие этой реакции произошло из-за случайного попадания спирта в раствор натрия в жидком аммиаке.

Birch reduction.gif

англ. Hunsdiecker reaction или Borodin–Hunsdiecker reaction

Реакция серебряных солей карбоновых кислот с галогенами, дающая в результате галогенозамещенные углеводороды.

англ. Briggs-Rauscher reaction или Briggs–Rauscher oscillating reaction

Автоколебательная химическая реакция. При взаимодействии пероксида водорода, йодноватой кислоты, сульфата марганца(II), серной и малоновой кислот и крахмала возникает колебательная реакция с переходами бесцветный — золотой — синий.

англ. Brook rearrangement

Изомеризация α-, β- и γ-силилсодержащих спиртов в силильные эфиры под действием основания.

Перегруппировка Брука

англ. Bouveault-Blanc reduction

(ацилоиновая конденсация)

Образование α-гидроксикетонов (ацилоинов) при восстановлении сложных эфиров моно- и дикарбоновых алифатических кислот натрием в инертной атмосфере. Впервые реакцию наблюдали в 1903 году Л. Буво и Г. Блан.

Включает несколько стадий:

  1. Образование анион-радикала
  2. Образование аниона.

Конечным продуктом реакции является 1,2-кетон—ендиолят, который после протонирования превращается в α-оксикетон (ацилоин).

Reaction2.gif

Эта реакция не находила применения в органической химии до тех пор, пока А. Штоль и В. Прелог в 1947 году не применили её для синтеза карбоциклических соединений со средним или большим размером цикла из диэфиров α,ω-дикарбоновой кислоты. Реакцию проводили в кипящем ксилоле при перемешивании с мелкодиспергированным натрием в токе аргона-для предотвращения окисления натрия и промежуточных анионов. В этом случае конденсация дает прекрасный выход.

Для повышения выхода реакции используют триметилхлорсилан (который подавляет конденсацию Дикмана), образующиеся при этом бис-триметилсилиловые эфиры ендиолов легко выделяются и при взаимодействии со спиртом образуют ацилоины. Это позволяет не только повысить выход, но и свести к минимуму побочные процессы.

Reaction4.gif

Такая методика ацилоиновой конденсации стала общепринятой.

англ. Butlerov reaction или Formose reaction

Автокаталитическая реакция синтеза различных сахаров из формальдегида в слабощелочных водных растворах в присутствии ионов металлов, например кальция.

Один из способов введения карбонильной группы в ароматическое кольцо. Реакция состоит из двух стадий — образование реагента Вильсмейера — Хаака и его присоединения к кольцу. Реагент представляет собой слабый электрофил. Поэтому реакция лучше протекает с электронообогащенными карбо- и гетероциклами.

Vilsmeier-Haack reaction mechanism

англ. Wittig reaction

Реакция Виттига, открыта в 1954 году, остаётся лучшим современным методом региоспецифического синтеза алкенов со строго определённым положением двойной связи. Реакция заключается во взаимодействии альдегида или кетона с илидами фосфора, приводящая к образованию алкена и окиси фосфина.

(C6H5)3P + CH3Br → [(C6H5)3P-CH3]Br

[(C6H5)3P-CH3]Br + C6H5Li → (C6H5)3P-CH2: (радикал) + С6H6 + LiBr

CH3-CO-CH3 + (C6H5)3P-CH2: → CH3-C(CH3)=CH2 + (C6H5)3P=O

англ. Wurtz reaction или Wurtz coupling

Метод синтеза симметричных насыщенных углеводородов действием металлического натрия на алкилгалогениды (обычно бромиды или иодиды).

1. Синтез замещённых пиридинов конденсацией β-дикарбонильных соединений с альдегидами и аммиаком.

2. Синтез тиазолов конденсацией α-галогенкарбонильных соединений (альдегидов, кетонов, карбоновых кислот) или их производных (ацеталей) с тиоамидами.

3. Синтез пирролов циклоконденсацией α-галогенкетонов с аммиаком или аминами и β-дикарбонильными соединениями.

англ. Glaser coupling

В присутствии солей одновалентной меди в спиртовом растворе аммиака алкины окисляются кислородом воздуха до диацетиленов:

4R-C≡C-H + O2 → 2R-C≡C-C≡C-R + 2H2O

См. также реакцию Ходкевича — Кадио

англ. Diels-Alder reaction

В 1928 году немецкие учёные О. Дильс и К. Альдер открыли реакцию 1,4-присоединения соединений с двойной связью к сопряжённому диену с образованием производного циклогексена.

англ. Sandmeyer reaction

Замена диазониевой группы в ароматических солях диазония на заместитель в присутствии солей меди(I)

В 1884 году Т. Зандмейер[en] открыл реакцию, которая позволяла замещать диазогруппы на хлор-, бром- и циано-группу, катализируя солями Cu(I).

В общем виде реакция выглядит так:

View1.gif

Тримеризация ацетилена. Реакция происходит при пропускании ацетилена над активированным углем при температуре 400 °C. Используется для получения бензола.

Метод получения ароматических аминов восстановлением нитросоединений

англ. Cannizzaro reaction

Окислительно-восстановительная реакция ароматических альдегидов открыта в 1853 году итальянским химиком С. Канниццаро.

англ. Castro–Stephens reaction

Синтез арилацетиленов (по аналогии с методом Ходкевича-Кадио):

C6H5-X + Cu-C≡CR → C6H5-C≡CR + CuX

C6H5-C≡C-X + Cu-C≡CR → C6H5-C≡C-C≡C-R + CuX

См. также реакцию Ходкевича-Кадио

Реакция полного восстановления кетогрупы с помощью гидразина и сильного основания (чаще всего — гидроксидом калия).

Wolff-Kishner reduction.png

англ. Clemmensen reduction

Открыта в 1913 году. Реакция заключается в восстановлении карбонильной группы в ароматических и жирноароматических кетонах с помощью амальгированного цинка и соляной кислоты. позволяет получать алкилбензолы с первичной алкильной группой, недоступные по реакции Фриделя-Крафтса. Механизм детально не установлен.

The Clemmensen reduction

англ. Claisen condensation

Химическая реакция присоединения-фрагментации, в которой принимают участие карбонильная и активированная метиленовая группы (в присутствии основания, отщепляющего протон от метиленовой).

Реакция Кнёвенагеля — конденсация альдегидов или кетонов с соединениями, содержащими активную метиленовую группу, в присутствии оснований с образованием производных этилена. Например, при конденсации бензойного альдегида (I) с диэтиловым эфиром малоновой кислоты (II) в присутствии пиперидина получается производное коричной кислоты (III):

С6H5CHO + CH2(COOC2H5)2 → C6H5CH=C(COOC2H5)2 + H2O

I II III

Конденсация Кнёвенагеля широко применяется в лабораторном органическом синтезе, а также в химико-фармацевтической и парфюмерной промышленностях. Реакция открыта немецким химиком Э. Кнёвенагелем (нем. E. Knoevenagel) в 1896 году.

Лит.: Серрей А. Справочник по органическим реакциям / Пер. с англ. — М., 1962.

Реакция Кольбе — реакция электролиза карбоновых кислот или их солей с получением углеводородов.

англ. Kolbe–Schmitt reaction или Kolbe process

Карбоксилирование фенолята натрия диоксидом углерода.

Нитрование алифатических, алициклических и жирноароматических соединений разбавленной НNО3.

англ. Criegee reaction

  1. Реакция окислительного расщепления β-гликолей тетраацетатом свинца с образованием карбонильных соединений.
  2. Реакция цис-гидроксилирования олефинов при помощи тетраоксида осмия OsO4.
  3. Термическая перегруппировка третичных пероксоэфиров с образованием карбонильных соединений.

англ. Kulinkovich reaction

Синтез циклопропанолов при взаимодействии сложных эфиров с реагентами Гриньяра, содержащими атом водорода в β-положении, в присутствии тетраизопропоксида титана.

Kulinkovich Reaction.png

англ. Kucherov reaction

Реакция заключается в получении карбонильных соединений из алкинов в присутствии солей ртути (II) в кислой водной среде. При этом в процессе гидратации образуется енол, который изомеризуется (таутомеризуется) в альдегид или кетон.

англ. Mannich reaction

Открыта в 1912 году. Реакция является основным способом получения α-диалкиламинометилкетонов при конденсации кетонов с формальдегидом и гидрохлоридом вторичного амина.

Реакция Манниха

англ. Menshutkin reaction

Синтез четвертичных аммониевых солей из третичных аминов и органических галогенидов.

англ. Michael reaction или Michael addition

Нуклеофильное присоединение к ненасыщенным соединениям:

Michael Reaction general.svg

Обычно в реакцию вступают системы с электроноакцепторными заместителями (Z), например:

Michaeladdition.png

Реакция открыта в 1887 году.

англ. Mitsunobu reaction

Специальный метод органической химии, в процессе которого, под действием трифенилфосфина и диэтилового эфира азодикарбоновой кислоты (C2H5O2CN=NCO2C2H5, DEAD) происходит превращение гидроксильной группы спиртов в различные функциональные группы.

Реакции ениновых и диениновых углеводородов и их функциональных производных(спиртов, эфиров, галогенидов) с литийорганическими соединениями алифатического, ароматическго и элементоорганического рядов(амидов, фосфидов), приводящих к образованию широкого класса алленовых соединений.

англ. Perkin reaction

Метод синтеза β-арилакриловых кислот (коричной кислоты, её производных и аналогов) взаимодействием ароматических альдегидов с ангидридами карбоновых кислот в присутствии катализаторов основного характера (щелочных солей карбоновых кислот, третичных аминов и т. п.)

англ. Reimer–Tiemann reaction

Орто-формилирование фенолов хлороформом в присутствии сильного основания.

Реакция Раймера-Тимана

англ. Rosenmund reduction

Селективное каталитическое восстановление ацетилхлоридов водородом до альдегидов.

англ. Stille reaction или Stille Coupling

Сочетание органического производного олова с sp2-гибридизованным органическим галлогенидом, катализируемая комплексами Pd(0).

англ. Suzuki coupling или Suzuki reaction

Химическая реакция сочетания арил- винил-бороновых кислот с арил- или винил-галлидами, катализируемая комплексами Pd(0).

англ. Thorpe reaction

Самоконденсация нитрилов в условиях основного катализа, результатом которой является образование енаминов.

Взаимодействие

Презентация к уроку по химии (10 класс) на тему: Химические реакции в органической химии, 10 класс (профильный уровень)

Слайд 1

Особенности и классификация химических реакций в органической химии 10 класс (профильный уровень) Кокорина С.Е., учитель химии высшей кв. категории МБОУ СОШ №10 г. Североморск

Слайд 2

Особенности реакций с участием органических веществ 1. Органические вещества имеют молекулярное строение, поэтому реакции с их участием протекают медленнее , чем реакции неорганических веществ (ионные). Во многих случаях необходимы: t, p, kat . 2. Протекают с небольшим выходом продукта реакции (не более 50%), т.к. основная реакция сопровождается несколькими побочными, многие из которых обратимы. 03.02.2015 21:20 Кокорина С.Е., МБОУ СОШ №10 г.Североморск, Мурманская область 2

Слайд 3

Особенности реакций с участием органических веществ 3. Для записи реакций органических веществ используют схемы , где а) между формулами исходных веществ и продуктов реакции ставят стрелку ; б ) используют структурные , а не молекулярные формулы веществ ; в) указывают условия проведения химичекой реакции. 03.02.2015 21:20 Кокорина С.Е., МБОУ СОШ №10 г.Североморск , Мурманская область 3

Слайд 4

Классификация реакций в органической химии I. Реакции замещения ( S)- в молекуле субстрата один атом или группа атомов замещается на другой( ую ) : R-X + Y → R-Y +X А ) СН 4 + С l 2 → CH 3 Cl + HCl (галогенирование алканов ) Б) CH 3 Cl + Na OH →CH 3 OH + Na Cl В) СН 4 + Н NO 3 ( НО — NO 2 ) → CH 3 NO 2 + H 2 O По структурному признаку: 03.02.2015 21:20 Кокорина С.Е., МБОУ СОШ №10 г.Североморск, Мурманская область 4

Слайд 5

Субстрат – основное вещество ( от лат. Sybstratum — основа), вступающее в химическую реакцию. Это более сложное по строению вещество или соединение со старшей функциональной группой. Если из двух реагирующих веществ одно органическое а другое неорганическое, то субстратом считают органическое вещество; Второе (неорганическое вещество) называют реагентом . 03.02.2015 21:20 Кокорина С.Е., МБОУ СОШ №10 г.Североморск, Мурманская область 5

Слайд 6

II . Реакции присоединения (А ) от англ. addition – присоединение В зависимости от того, какие изменения происходят с субстратом, различают реакции: 1. Гидрирование (присоединение водорода): СН 2 = СН 2 + Н 2 → СН 3 — СН 3 2. Галогенирование (присоединение галогенов С l 2 , Br 2 ) СН 2 =СН 2 + Br 2 → СН 2 – СН 2 ׀ ׀ Br Br 3. Гидрогалогенирование ( присоединение галогеноводородов НС l, HBr, HI ): СН 2 =СН 2 + HBr → СН 3 — СН 2 Br 03.02.2015 21:20 Кокорина С.Е., МБОУ СОШ №10 г.Североморск, Мурманская область 6

Слайд 7

II . Реакции присоединения (А ) от англ. addition — присоединение 4. Гидратация (присоединение воды): СН 2 =СН 2 + H 2 O → СН 3 – СН 2 OH 5. Полимеризация (соединение большого числа молекул с двойными связями между атомами углерода с образованием высокомолекулярного соединения): n СН 2 =СН 2 → — [ СН 2 — СН 2 ]n — этилен полиэтилен 03.02.2015 21:20 Кокорина С.Е., МБОУ СОШ №10 г.Североморск , Мурманская область 7

Слайд 8

III . Реакции элиминирования (отщепления ) – Е (от англ. eleminate- удалять) 1. Дегидрирование (отщепление водорода) на никелевом катализаторе: 2. Дегалогенирование ( отщепление галогена): СН 3 — СН – СН -СН 3 + Zn → СН 3 — СН = СН — СН 3 + Zn Br 2 ׀ ׀ Br Br 3. Дегидрогалогенирования ( отщепление галогеноводрода ): СН 3 — СН 2 Br + KOH( спиртовой р-р) → СН 2 = СН 2 + K Br + Н 2 O 4. Дегидратация ( отщепление воды): H 2 SO 4 , t> 140 СН 3 — СН 2 OH → СН 2 =СН 2 + Н 2 O СН 3 — СН 3 → СН 2 =СН 2 + Н 2 03.02.2015 21:20 Кокорина С.Е., МБОУ СОШ №10 г.Североморск, Мурманская область 8

Слайд 9

IV . Реакции изомеризации Под влиянием катализаторов при нагревании углеводороды нормального строения подвергаются изомеризации — перестройке углеродного скелета с образованием алканов разветвленного строения. AlCl3 , t CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 → CH 3 -CH-CH 3 | CH 3 н-бутан 2-метилпропан 03.02.2015 21:20 Кокорина С.Е., МБОУ СОШ №10 г.Североморск , Мурманская область 9

Слайд 10

V. Реакции разложения (сокращения углеродной цепи) 1. Крекинг (от англ. to crack – «колоть, расщеплять») При нагревании до температуры выше 500° в молекулах алканов происходит разрыв связей между атомами углерода. C 10 H 22 → C 5 H 12 +C 5 H 10 C 10 H 22 → C 4 H 10 + C 6 H 12 2. Пиролиз (разложение при высокой t , без доступа воздуха): СН 4 → С+2Н 2 ( t > 1500 C) 03.02.2015 21:20 Кокорина С.Е., МБОУ СОШ №10 г.Североморск, Мурманская область 10

Слайд 11

VI . Ароматизация (риформинг) (англ. reforming, от reform — переделывать, улучшать ) — промышленный процесс переработки бензиновых и лигроиновых фракций нефти с целью получения высокооктановых бензинов и ароматических углеводородов: 03.02.2015 21:20 Кокорина С.Е., МБОУ СОШ №10 г.Североморск, Мурманская область 11

Слайд 12

VII. Реакции o кисления 1. Полное окисление (реакция горения): СН 4 + 2О 2 → СО 2 + 2Н 2 О 2. Каталитическое окисление: СН 4 + 2О 2 → Н – С=О ( T=500C) \ Н Окисление неорганическими окислителями ( KMnO 4 , K 2 Cr 2 O 7 в разных средах ) : 3СН 2 =СН 2 + 2 KMnO 4 + 4Н 2 О → 3СН 2 -СН 2 + 2 MnO 2 +2КОН ОН ОН 03.02.2015 21:20 Кокорина С.Е., МБОУ СОШ №10 г.Североморск, Мурманская область 12

Слайд 13

VIII. Наращивания углеродной цепи Реакция Вюрца: 03.02.2015 21:20 Кокорина С.Е., МБОУ СОШ №10 г.Североморск, Мурманская область 13

Слайд 14

По механизму протекания : 1. Свободно — радикальные ® ( протекают под действием и при участии радикалов при сильном нагревании или облучении) Радикалы – активные частицы (атомы или группы атомов), имеющие неспаренные электроны- С l∙ , Br∙, СН 3 ∙ и др. Радикалы образуются в результате гомолиза (гомолитического разрыва ковалентных связей С-С и С-Н в органических веществах). 03.02.2015 21:20 Кокорина С.Е., МБОУ СОШ №10 г.Североморск, Мурманская область 14

Слайд 15

ГОМОЛИЗ — способ разрыва ковалентной связи, в результате которого каждый из атомов, участвующих в ее образовании, сохраняет один неспаренный электрон и представляет собой радикал. А : В = А∙ + ∙ В CH 3 -CH 3 → CH 3 ∙ + ∙ CH 3 2. Нуклеофильные ( N) ( протекают под действием и при участии нуклеофилов). Нуклеофилы – анионы или молекулы, имеющие неподеленную пару электронов, способные взаимодействовать с атомами, на которых сосредоточен положительный заряд ( анионы: Br-, Cl-, OH-, RO- , нейтральные молекулы: Н 2 О , N Н 3 , спирты R-OH и др. 03.02.2015 21:20 Кокорина С.Е., МБОУ СОШ №10 г.Североморск, Мурманская область 15

Слайд 16

3 . Электрофильные (Е)- ( протекают под действием и при участии электрофилов ). Электрофилы – катионы или молекулы, имеющие атом с незаполненной орбиталью или частичным положительным зарядом, способные взаимодействовать с амомами , обладающими избытком электронной плотности ( катионы: Н+ , ( CH 3 ) 3 C + и др.) Нуклеофильные и электрофильные частицы образуются в результате гетеролиза (гетеролитического разрыва ковалентных связей ). ГЕТЕРОЛИЗ — способ разрыва ковалентной связи, в результате которого пара электронов остается с одним из атомов, что приводит (чаще всего) к образованию двух противоположно заряженных ионов. А : В → А + + :В — ( CH 3 ) 3 C : Br → ( CH 3 ) 3 C+ + : В r — электрофил нуклеофил 03.02.2015 21:20 Кокорина С.Е., МБОУ СОШ №10 г.Североморск, Мурманская область 16

Слайд 17

Домашнее задание: § 22 ( учебник В.В.Еремин), вопр. 1-3(устно), 4(письменно) §7 (уч. О.С. Габриелян) повторить, §8, вопр. 2, 3 03.02.2015 21:20 Кокорина С.Е., МБОУ СОШ №10 г.Североморск , Мурманская область 17

Качественные реакции органической химии | Дистанционные уроки

09-Дек-2012 | комментариев 10 | Лолита Окольнова

 

В качественном анализе используют легко выполнимые, характерные химические реакции, при которых наблюдается появление или исчезновение окрашивания, выделение или растворение осадка, образование газа и др. Реакции должны быть как можно более селективны и высокочувствительны.

 

Это означает, что качественные реакции — это реакции с ощутимым эффектом -цвет, запах, изменение состояния вещества. «Селективность» — означает, что желательно, чтобы такая реакция на данный класс веществ или на данное вещество была уникальна. Высокая чувствительность — даже очень небольшое количество вещества должно проявляться в такой реакции.

 

С уникальностью в органической химии немного проблематично, но тем не менее, есть достаточно много реакций для определения того или иного вещества.

 

Итак, классы органических соединений и соответствующие им качественные реакции:

 

 

Как вы видите, все вещества, имеющие кратные связи (кратные=двойные и тройные), обесцвечивают бромную воду. Многие из них изменяют окраску раствора перманганата калия. Поэтому эти вещества надо разделять по их индивидуальным, характерным только для них качественным реакциям.

 

Здесь перечислены самые основные качественные реакции органической химии. Если говорить о высокомолекулярных соединениях — белках, жирах, углеводах, то для них качественные реакции определяются функциональными группами, входящими в состав. Зная функциональную группу, вы легко сможете подобрать реактив, т.к. в таблице они разобраны именно по классам.

 


     
  • в ЕГЭ это вопрос  B6— Качественные реакции органических соединений

 


 

Еще на эту тему:

Обсуждение: «Качественные реакции органической химии»

(Правила комментирования)

Типы химических реакций в органической химии

Органические реакции имеют специфические особенности.

Во-первых, большинство реакций в неорганической химии протекают в водных растворах и очень быстро. Органические же реакции идут медленнее, часто требуют более жёстких условий (температура, давление, участие катализатора).

Во-вторых, органические реакции протекают в несколько стадий, из-за чего дают невысокий выход продукта.

В-третьих, в органических уравнениях реакций, вместо знака равенства ставится стрелка, на которой записываются условия протекания реакций.

В-четвёртых, в органических реакциях, которые идут в живых организмах, изменению подвергается не вся молекула, а только её часть, так называемые реакционные центры молекулы.

Любую химическую реакцию можно рассматривать как процесс разрыва химических связей в исходных соединениях и образования новых связей в конечных продуктах. В ходе этого процесса обычно затрагивается не вся молекула, а только её часть – реакционный центр, которым можно считать функциональную группу или кратную связь.

Для написания уравнения органической реакции нужно знать её механизм.

Механизм реакции – это описание её пути, то есть последовательность элементарных стадий, через которые проходят реагенты, превращаясь в продукты реакции.

По механизму разрыва ковалентной связи в исходном соединении различают радикальный (гомолитический) разрыв ковалентной связи и ионный (гетеролитический) разрыв ковалентной связи.

Радикальный (гомолитический) разрыв ковалентной связи (гомолиз) – от греческого homos – «равный», «одинаковый» и lysis – «растворение», «распад» − заключается в том, что происходит симметричный разрыв ковалентной связи, то есть разрывается общая электронная пара и у каждой образующейся частицы остаётся по одному неспаренному электрону. Образовавшиеся частицы называются радикалами.  Например, радикалами являются частицы •СН3, •Сl, •СН3СН2 и другие. Такому радикальному, или гомолитическому разрыву обычно подвергаются неполярные или малополярные ковалентные связи (С – С, С – Н, Cl – Cl, N – N, Br – Br).

Радикальный разрыв ковалентной связи осуществляется при определённых условиях (высокая температура, действие света, радиоактивное облучение).

Таким образом, радикалы – это частицы с неспаренными электронами на внешних орбиталях, обладающие высокой реакционной способностью.

Ионный, или гетеролитический разрыв ковалентной связи (гетерозис) от греческого heteros – «другой», «иной» и lysis – «распад» − заключается в том, что происходит несимметричный разрыв связи. Частица А теряет электрон, который был предоставлен ею для образования общей электронной пары, связывающей атомы или частицы, преобретает положительный заряд и превращается в катион А+ (электрофил). Частица В, захватывает чужой электрон и превращается в отрицательно заряженный ион – анион – В (нуклеофил). Таким образом, происходит гетеролитический разрыв ковалентной связи.

К гетеролитическому разрыву склонны полярные и легко поляризуемые связи, кроме этого, такому разрыву способствуют и полярные растворители. Примером гетерозиса служит разрыв ковалентной связи в молекуле йодметана.

CH3I → CH3+ + I

Cуществует несколько классификация органических реакций. Перая классификация по механизму реакции, то есть по разрыву ковалентной связи. Это гомолитические, или радикальные реакции, которые идут с образованием радикалов – частиц с неспаренным электроном. Их течение сопровождается гомолитическим разрывом связи.

Например, гомолотической реакцией являетяс реакция хлорирования алканов, которая идёт по свободнорадикальному цепному механизму. Цепной она является потому, что идёт через определённую последовательность стадий, когда каждая последующая стадия инициируется предыдущей.

Гетеролитические, или ионные реакции протекают с образованием катиона и аниона, когда оба электрона переходят на орбиталь одного из атомов продукта реакции. Гетеролитчсекий разрыв ковалентной связи приводит к образованию нуклеофилов (анионов) и электрофилов (катионов).

В зависимости от природы атакующегог реагента реакции могут быть нуклеофильными и электрофильными.

Нуклеофильными являются реакции, где реагентом является нуклеофил, то есть анион или молекула, которые предоставляют свою пару электронов на образование новой связи.

Например, в реакции бромэтана с гидроксидом натрия гидроксид натрия выступает в роли нуклеофильного реагента.

CH3 – Br + Na+OH → CH3 – OH + Na+Br

Электрофильными называются реакии с электрофильными реагентами (электрофилами), то есть катионами или молекулами, которые имеют свободную орбиталь, которая может принять электроны для образования новой связи.

Так, в реакции нитрирования бензола электрофилом является катион нитрония.

По направлению и конечному продукту орагнические реакции делятся на: реакции замещения, присоединения, отщепления (элиминирования), окисления и восстановления.

Реакции замещения протекают с заменой атома или группы атомов на другой атом или группу. В результате данных реакций образуются два различных продукта. Это реакции галогенирования и нитрирования алканов, этерификации и алкилирования карбоновых кислот.

Например, при бромировании этана один атом брома замещает один атом водорода в алкане и образуются два новых продукта – бромэтан и бромоводород. В реакции хлорэтана с гидроксидом натрия ОН группа замещает атом хлора в молекуле хлорэтана и при этом образуется два новых соединения – этанол и хлорид натрия. При хлорировании бензола в присутствии катализатора атом хлора замещает один атом водорода в молекуле бензола и образуются новые вещества – хлорбензол и хлороводород.

Следующий тип реакций – это реакции присоединения. В результате данных реакций атом или группа атомов присоединяется по месту разрыва π-связи в непредельном соединении. В результате чего, двойные связи превращаются в одинарные, а тройные – в двойные. К таким реакция относятся реакции гидрирования – присоединения водорода, гидртации – присоединения воды, реакции гидрогалогенирования – присоединения галогеноводородов и другие.

Например, реакции бромирования этилена каждый атом брома присоединяется к атому углерода по месту разрыва π-связи. В результате получается одинарная связь и новое вещество назвается 1,2-дибромэтан. Или при присоединении воды к этилену, также разрывается π-связь и к одному атому углерода идёт водород, а к другому атому углерода – ОН группа.

При присоединении водорода к бутаналю в присутствии катализатора, также разрывается π-связь и образуется новое соединение – бутанол-1.

CH3CH2CH2CHO + H2 CH3CH2CH2CH2ОН

К реакциям присоединения относятся и реакции полимеризации. Например, в реакции полимеризации этилена образуется полиэтилен:

n(CH2 = CH2)  (-CH2 – CH2)n

К реакциям отщепления, или элиминирования относятся реакции, в ходе которых происходит отщепление атомов или груп атомов от органических молекул, в результате которых образуются кратные связи. Это такие реакции, как реакции дегидрирования – отщепления водорода, дегидратации – отщепления воды, дегидрогалогенирования – отщепления галогеноводородов и другие.

Например, при отщеплении воды от молекулы этанола образуется этилен, в результате отщепления бромоводорода от 1-бромпропана образуется пропен. Таким образом, в обоих случаях образуются соединения с кратными связями.

Или при действии спиртового раствора щёлочи на галогенпроизводные алканов образуются алкены. Например, при действии спиртового раствора NaOH на 1-бромбутан, образуется бутен-1, бромид матрия и вода.

CH3CH2CH2CH2Br + NaOH  СН3CH2CH=CH2 + NaBr + H2O

Реакции поликонденсации тоже относятся к реакциям отщепления. Но они имеют свою специфику. В результате реакций поликонденсации из низкомолекулярного соединения образуется высокомолекулярное (полимер) и ещё побочный низкомолекулярный продукт (вода).

Например, при производстве лавсана от молекул терефталевой кислоты отщепляются ОН группы, а от молекул этиленгликоля – атомы водорода, при этом образуется вода и высокомолекулярное соединение.

Реакции окисления и восстановления сопровождаются изменением степени окисления атомов углерода, которые являются реакционными центрами. Как вам известно, в органических соединениях валентность атома углерода равна IV, а вот степени окисления могут быть различными и не совпадать с валентностью. Например, в реакции окисления уксусного альдегида до уксусной кислоты атом углерода меняет свою степень окисления с +1 до +3. В реакции восстановления этилена до этанола атомы углерода изменяют свои степени окисления с -2 до -3.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *